500kV主变出串运行带来的影响分析及对策

黄 坚，吴 奕

（苏州供电公司，江苏 苏州 215004）

1 问题的提出

500kV变电站在电网中占有极其重要的地位，为保证其可靠运行，500kV部分的电气主接线往往采用3/2接线方式。图1为典型的500kV变电站简易接线示意图。图1中线路A，B，C，D单元和1，2号主变单元均运行于2个500kV开关之间，被称为“入串运行”。而3号主变往往由于场地、造价等原因，采用通过1个开关直接运行于母线，被称为“出串运行”，如图1中虚线框所示。如果“入串运行”的设备其串上开关改为非运行状态时，该设备被称为“破串运行”。

图1 典型的500kV变电站简易接线示意

在实际运行过程中发现，在图1所示的站内系统接线中，当第3串2号主变连接点与500kVI段母线之间由于各种原因造成“破串运行”时，会造成站内3台主变的总下载负荷限额大幅下降。

2008-10-14，苏州电网某500kV变电站就出现了类似的情况，相当于图1中5032开关的A线路侧刀闸一相因发热需要抢修改为检修状态，造成该串打开运行。当时，该变电站3台1000MVA主变下载负荷总计为1350MW(限额2600MW)，调度当即要求负荷控制在1170MW之内，短时间内需限电250MW。这样不仅限制了用电需求，更给电网的安全稳定运行带来了隐患。

2 原因分析

500kV变电站作为地区供电的主要电源点，其500kV和220kV部分的运行往往都采用合环方式。因此，出于对主设备热稳定要求的考虑， 以“N-1”原则设置几台合环运行主变的总下载负荷限额。如果3台主变容量均为1000MVA，通常限额在2300MW～2600MW之间(视主变运行年限和状态而定)。正常情况下每台主变下载负荷为700MW ～900MW。如果在满限额运行情况下，有1台主变因故突然退出运行，则由另2台主变承担全部的下载负荷，此时每台运行主变的下载负荷是1150MW～1300MW。一般500kV主变允许短时(1h～2h)运行于(1.2～1.4)倍的额定容量下。正常限额的设置正是考虑在“N-1”情况下既能保证对用户的平稳供电，又能不对主设备造成损害。

但当出现图1所示500kV第3串中5031或5032开关打开这种“破串运行”时，尽管表面看依然是3台主变同时在运行，但其中却隐含一个重大的危险点：当500kV II段母线因故突然退出运行时，2，3号主变将会同时退出运行。此时，全变电站的所有下载负荷将由1号主变单独承担，因而会造成1号主变严重超载，使主设备严重受损。正是出于这方面安全的考虑，因此在上述“破串运行”情况时，只能按2台主变运行的限额考虑下载负荷，即1150MW～1400MW。

3 对策和建议

对于重负荷供电区域内500kV变电站主变“出串运行”的情况，应该寻求一种合理的解决方案，以避免由于个别设备的缺陷异常或检修造成部分区域的限负荷。结合电网实际运行情况，提出以下几项对策和建议，供参考。

第1种方案：加装线路刀闸。可以考虑在线路出线侧加装一把线路刀闸F，如图2所示。将F闸刀加装在线路出线侧后，当A线路检修时，可以使第3串的中开关和I母侧边开关保持运行状态，从而保持了2号主变的运行方式，减轻了500kV线路停电对主变稳定限额的影响。

图2 加装F闸刀示意

但是如果出现类似图1中5032开关和5033开关之间的串上设备故障的情况，依旧无法解决主变限额下降的问题；同时该方案也受变电站现场场地的限制，实施有难度，效果比较单一。

第2种方案：通过220kV部分运行方式的适当调整，提高稳定限额。主要是通过运行方式的调整转移负荷，减轻500kV主变负荷；或者将220kV部分改为终端馈供方式运行，减少500kV主变“N-1”事故情况时转移的负荷数量，从而避免可能出现的超稳定限额运行。

当该500kV变电站所供220kV出线均为馈供方式时，这种方案实现起来比较方便灵活。在出现类似上述闸刀发热引起的运行限额降低时，可以临时考虑将500kV变电站的220kV母联和分段开关部分改为热备用，即220kV母线打开运行，每台500kV主变各带一部分负荷，使得该区域内的220kV设备临时运行于馈供方式下。但是，这样的措施将降低该地区的供电可靠性，当出现任意一台500kV主变失电时，都将引起该地区多个220kV主变失电。

当该500kV变电站所供220kV为合环系统时，由于220kV线路以环网方式运行，采取将500kV变电站的220kV母联和分段开关部分改为热备用的手段，无法改变稳定限额下降带来的问题。

第3种方案：仓位调整。即将相关主变和线路仓位位置对换，如图1中的T2和A线路在第3串上的位置互换(见图3)。这样可以在第3串中开关和500kVII母线侧边开关检修时，保持主变稳定限额不变，从而大大降低了2号主变仅运行于500kVII母方式出现的概率。同样，A线路检修时，2号主变运行于500kVI母线，稳定限额的变化较小，对于地区供电的影响也较小。但是，这种方案也受变电站现场场地的限制，实施有一定难度。

图3 第3种方案示意

第4种方案：加装二次稳控装置来提高500kV主变下载限额。在出现上述情况时，投入稳控装置。该装置通过事先设定的安稳策略在3台主变出现“N-1”或“N-2”事故情况下自动联切部分次要线路负荷，或远方切除该500kV供电区域范围内部中、低压等级次要负荷，以满足3台主变并列运行所要求的下载限额，从而达到变压器安全运行的要求。这样既有效地释放了特殊运行方式下的主变容量，又能减轻调度及运行人员事故处理的工作压力。

4 结束语

综上所述，如果要彻底解决负荷大情况下主变“出串运行”的问题，最佳的解决办法是将“出串”主变恢复“入串”。但是，这样的方案一方面现场实施难度大，投资也大；另一方面随着电网的发展，当主变裕度达到一定数量时，“出串运行”的问题也就自动解决了。对比给出的4种方案，相对实用的是第3种方案，即仓位调整。这种方案只要现场场地问题可以解决，就能以较小的投资来降低串间设备检修的影响。而加装安稳装置的方法(第4种方案)简单实用、见效快，不失为一种中、短期的过渡手段。但安稳装置也是一把双刃剑，如果运行维护不好，一旦误动，会给安全供电造成重大损失。